Abstract
The catalytic properties of VOx/TiO2 when coated as a thin layer on stainless steel plates figuring out the walls of a reactor were studied in the oxidative dehydrogenation of propane to propene. The method to obtain mechanically stable but catalytically active and selective coatings consisted of dip-coating plates in titanium oxide suspension, followed by grafting of oxovanadium precursor specie in various amounts. In that way the textural and structural properties of coated plates were very similar to those of VOx/TiO2 powders of the same composition as seen from Raman and XPS experiments. The catalytic properties were investigated in a specially designed plate reactor and compared to those of the same catalyst used as powders in a conventional fixed bed reactor. The lower activity of plates vs. powders for the same composition and amount of active phase was attributed to the negative role played by iron diffusing towards the surface and poisoning the vanadate specie
چکیده
خواص کاتالیزوری VOx/TiO2 زمانی که به شکل یک لایه نازک بر روی صفحات استیل ضد زنگ پوشش داده شده و به عنوان دیواره های یک راکتور به کار گرفته شده است در هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان مورد مطالعه قرار گرفته است. روش بدست آوردن پوشش های مقاوم از نظر مکانیکی اما با فعالیت کاتالیزوری و انتخاب پذیری، شامل غوطه ورسازی صفحات درون سوسپانسیون اکسید تیتانیوم به همراه ایجاد پیوند اجزای پیش ماده اکسی وانادیم در مقادیر مختلف می باشد. در این حالت خواص ساختاری و بافتی صفحات پوشش داده شده بسیار مشابه به پودرهای VOx/TiO2 با ترکیب مشابه بوده اند، همانطور که در آزمایشات رامان و XPS مشاهده شده است. خواص کاتالیزوری در یک راکتور صفحه ای طراحی شده خاص مورد بررسی قرار گرفته و با حالت های مشابه با کاتالیزورهای پودری در راکتور های بستر ثابت متداول مقایسه شده است. فعالیت کم صفحات بر پایه پودرها با ترکیب یکسان و مقدار فاز فعال، به نقش منفی نفوذ آهن داخل سطح و آلوده نمودن اجزای وانادیم نسبت داده می شود.
1-مقدمه
سیستم کاتالیزوری ناهمگن VOx/TiO2 برای کاربردهایش در صنعت شیمی (اکسیداسیون ارتو-زایلن به فتالیک انیدرید)، مانند کاربردش در جلوگیری از آلودگی (deNOx به همراه آمونیا و غیره) [4-1] شناخته شده است. به عنوان یک کاتالیست مناسب ، همچنین به طور گسترده ای در تنوعی از واکنش های اکسیداسیون معمولی مانند اتانول با استالدهید و اتان به اسید استیک مورد مطالعه قرار گرفته است و به طور خاص در هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان به پروپیلن [9-7]. اثرات دو گانه اعمال شده بر فاز وانادیم فعال توسط فرم آناتاز از اکسید تیتانیوم مسئول واکنش پذیری خاص این کاتالیزور می باشد [12-10]. این واکنش ها بسیار گرماده می باشند و جلوگیری از ایجاد نواحی داغ در صفحات یا قرص های کاتالیزوری در راکتورهای بستر ثابت اهمیت بسیاری دارد. همچنین، نواحی داغ مسئول نقائص ساختاری و بی اثرسازی سریع کاتالیزور بوده و به طور کلی واکنش های منتهی به محصولات ثانویه مانند اکسیدهای کربنی را در واکنش های اکسایشی انتخابی افزایش می دهند. یک جایگزین که بیشتر از 30 سال پیش برای کنترل اتوماتیک آلودگی ارائه شد استفاده از ساختارهای سه بعدی مانند مونولیت ها بوده است [[4. این ساختارهای باز که توسط یک لایه نازک از کاتالیزور پوشانده شده اند انتقال مؤثر حرارت و جرم بین واکنش دهنده های گازی، فاز کاتالیزوری فعال و دیواره های راکتورها که در آن قرار می گیرند را بهبود می بخشند. به طور کلی تر، راکتورهای ساخته شده (شامل انواع تبادل گر حرارت و راکتورهایی با درجه بندی های مختلف) قابلیت جذب واکنش های نیازمند انتقال حرارت یا جرم را تحت شرایط امن ایجاد می نمایند، در حالیکه تولید و انتخاب پذیری را در حالت ثابت نگه داشته یا افزایش می دهند. در بین مزایا، می توان تغییر مناسب زمان اقامت و مدیریت حرارتی، جلوگیری از واکنش های ثانویه و توانایی اندازه گیری سینتیک واکنش زایی را نام برد...